(57)【要約】【課題】ニップ幅が充分に取れ定着不良を防止できる定着ローラを提供する。【解決手段】内側から外側に順に、支持層、スポンジ層、電磁誘導発熱性層１３、弾性層、離型層の少なくとも５層から構成された定着ローラに関する。電磁誘導発熱性層１３の厚さ方向の一部は、少なくとも円周方向に対し、切れ込み線１３ｃにより３つ以上に分割されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側から外側に順に、支持層、スポンジ層、電磁誘導発熱性層、弾性層、離型層の少なくとも５層から構成された定着ローラにおいて、
前記電磁誘導発熱性層の厚さ方向の一部は、少なくとも円周方向に対し３つ以上に分割されていることを特徴とする定着ローラ。
【請求項２】
内側から外側に順に、支持層、スポンジ層、電磁誘導発熱性層、弾性層、離型層の少なくとも５層から構成された定着ローラと、該定着ローラに圧接されている加圧ローラとを有し、定着ロ−ラ外部から磁束発生手段の発生磁束によって定着ローラに設けた電磁誘導発熱性層を発熱させ、定着ローラと加圧ローラとの圧接ニップ部で未定着像を担持した記録材を挟持搬送して未定着像を記録材に溶融定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置において、
前記電磁誘導発熱性層の厚さ方向の一部は、少なくとも円周方向に対し３つ以上に分割されていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記電磁誘導発熱性層は中央部の肉厚が両端部の肉厚に比べ厚いことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記スポンジ層は、前記電磁誘導発熱性層の中央部に対応する部分の硬度が前記電磁誘導発熱性層の端部に対応する部分の硬度より低くなるように硬度差を有することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記スポンジ層は、前記電磁誘導発熱性層の肉厚変化に合わせて、中央部の肉厚の方が端部の肉厚より厚いことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真プロセスを利用した機器に使用される定着ローラ及び定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタなどの電子写真プロセスを利用した画像形成装置に使用される定着ローラとして、昇温時間を短く熱効率を高くするためのものとして、電磁誘導加熱方式の定着ローラが知られている。
【０００３】
従来、この電磁誘導加熱方式の定着ローラとして、特開２０００−２１４７０２号公報、特開２０００−２１４７１３号公報、特開２０００−２１４７１４号公報に示されるものが知られている。これらの定着ローラでは、電磁誘導発熱層の厚みが０．１ｍｍと薄い無端状のベルトが用いられている。
【特許文献１】特開２０００−２１４７０２号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４７１３号公報
【特許文献３】特開２０００−２１４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、記録材の分離性を上げるために定着ロ−ラ側を変形させてニップを形成しようとすると、いくら電磁誘導発熱性層の厚みが０．１ｍｍと薄い無端状のベルトでも一体形状なので剛性が出てしまい、思うようにニップ幅が出なかった。即ち、図８に示すように、ニップ幅Ｎが狭いので、定着不良を起こすという問題が生じていた。
【０００５】
そこで、本発明は、ニップ幅が充分に取れ定着不良を防止できる定着ローラ及び定着装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る請求項１の定着ローラは、内側から外側に順に、支持層、スポンジ層、電磁誘導発熱性層、弾性層、離型層の少なくとも５層から構成された定着ローラにおいて、
前記電磁誘導発熱性層の厚さ方向の一部は、少なくとも円周方向に対し３つ以上に分割されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る請求項２の定着装置は、内側から外側に順に、支持層、スポンジ層、電磁誘導発熱性層、弾性層、離型層の少なくとも５層から構成された定着ローラと、該定着ローラに圧接されている加圧ローラとを有し、定着ロ−ラ外部から磁束発生手段の発生磁束によって定着ローラに設けた電磁誘導発熱性層を発熱させ、定着ローラと加圧ローラとの圧接ニップ部で未定着像を担持した記録材を挟持搬送して未定着像を記録材に溶融定着させる電磁誘導加熱方式の定着装置において、
前記電磁誘導発熱性層の厚さ方向の一部は、少なくとも円周方向に対し３つ以上に分割されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る請求項３の定着装置は、請求項２に記載の定着装置において、前記電磁誘導発熱性層は中央部の肉厚が両端部の肉厚に比べ厚いことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る請求項４の定着装置は、請求項３に記載の定着装置において、前記スポンジ層は、前記電磁誘導発熱性層の中央部に対応する部分の硬度が前記電磁誘導発熱性層の端部に対応する部分の硬度より低くなるように硬度差を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る請求項５の定着装置は、請求項３に記載の定着装置前記において、スポンジ層は、前記電磁誘導発熱性層の肉厚変化に合わせて、中央部の肉厚の方が端部の肉厚より厚いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の定着ローラによれば、電磁誘導発熱性層が円周方向に対し３つ以上に分割されているので、従来の様な一体のものよりも剛性が弱くなり、同じ加圧力をかけてもニップ幅が大きく取れ、定着不良を起こすといった問題を防げる。
【００１２】
また、請求項２の定着装置によれば、電磁誘導発熱性層が円周方向に対し３つ以上に分割されているので、従来の様な一体のものよりも定着ローラの剛性が弱くなり、加圧ローラから従来と同じ加圧力をかけてもニップ幅が大きく取れ、定着不良を起こすといった問題を防げる。
【００１３】
請求項３の定着装置によれば、電磁誘導発熱性層は中央部の肉厚が両端部の肉厚に比べ厚くしてあるので、従来に比べ立ち上がり時の温度上昇は端部より中央部のほうが遅くなり、その分だけ端部温度が上昇出来るので温度分布が良くなり端部の定着不良が防げる。
【００１４】
請求項４の定着ロ−ラによれば、スポンジ層が電磁誘導発熱性層の肉厚の変化に合わせて硬度を変えてあるので、肉厚差によるニップ幅の変化を防止出来、最終的には品質特性である定着不良を防止出来る。
【００１５】
請求項５の定着ロ−ラによれば、スポンジ層が電磁誘導発熱性層の肉厚の変化に合わせて肉厚を変えてあるので、発泡径を変えることにより硬度を変える場合に比べ加工時間が短くなりコストも安く出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る一実施形態としての第１実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
図１に示すように、この定着ロ−ラ１は、内側（中心側）から外側に順に、支持層１１、スポンジ層１２、電磁誘導発熱性層１３、弾性層１４、離型層１５の少なくとも５層を順に有している。この定着ローラ１の直径は、本実施形態では、２０〜４０ｍｍのものを用いた。
【００１７】
離型層１５は、ＰＦＡ（パ−フルオロアルキシ）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はＰＦＡとＰＴＦＥの混合体から構成されている。離型層１５の厚さは１０〜３０μｍに形成されており、離型層１５と弾性層１４との接着のために間にはプライマが塗ってある。
【００１８】
次に弾性層１４の材料としては一般的にシリコ−ンゴムが用いられるがその他ではフッ素ゴム等の耐熱性ゴムでも構わない。また、弾性層１４の厚さは０．１〜０．５ｍｍに形成されており、ゴム中に熱伝導率を上げるために酸化材やシリカ等の材料を分散して混入しておくと更に良い。
【００１９】
電磁誘導発熱性層１３は、本実施例では、従来技術と同様に厚さが０．１ｍｍの無端状のニッケル電鋳ベルト層を用いているが、他の材料としては例えば磁性ステンレスのような磁性材料を用いることができ、その厚さは０．０３〜１．０ｍｍが望ましい。
【００２０】
さらに、スポンジ層１２は、シリコ−ンゴムのスポンジ層から構成され、その厚さは１〜１０ｍｍに設定され、その硬度はアスカ−硬度計で４０度以下が望ましい。スポンジ層１２の内側の支持層１１はアルミ、鉄、銅等の金属材料から構成され、その肉厚は０．５〜３ｍｍが望ましい。
【００２１】
なお、電磁誘導発熱性層１３を発熱させる磁束を発生させる磁束発生手段への給電は機械本体でも機械本体に設置したキャパシタ等でも構わない。
【００２２】
図２（Ａ）は図１の定着ローラに備える電磁誘導発熱性層の展開図、図２（Ｂ）は同側面図、図３は図１の定着ローラを用いた場合のニップ幅を示す図である。
【００２３】
本発明の特徴は、図２（Ａ）に示すように、電磁誘導発熱性層１３が円周方向に３つ以上に分割されている点にあり、この分割は、電磁誘導発熱性層１３の厚さ方向の一部、例えば、図２（Ｂ）に示すように、電磁誘導発熱性層１３の厚さの一部、例えば１／２の深さまで、切れ込み線１３ｃを外周側から入れる。この切れ込み線１３ｃの深さは、本実施形態では、１／２としたが、外周から１／４、１／３、２／３、３／４等でも良く、電磁誘導発熱性層１３の材料、必要な可撓性等に応じて適宜設定される。
【００２４】
切れ込み線１３ｃの代わりに、図２（Ａ）の切れ込み線１３ｃに対応するライン上に沿って点線状にエンボス加工を行うようにしてもよい。なお、切れ込み線１３ｃ等の分割線は等間隔であることが好ましい。
【００２５】
前記電磁誘導発熱性層１３の３つ以上の分割は、本実施例では、１０箇所分割（幅で約３０ｍｍづつ）されている。このように、電磁誘導発熱性層１３を３つ以上に分割して剛性を弱くしたので、図３に示すように充分なニップ幅Ｎが出るようになる。なお、分割数は、電磁誘導発熱性層１３の材料、厚さ、径等を考慮して必要な低剛性が得られるように、適宜設定することができる。
【００２６】
図４は本発明に係る一実施形態としての第２実施形態の定着ロ−ラの横断面図、図５は図４に示す定着ローラの軸方向の温度分布を示す図である。
【００２７】
図４に示すように、この実施形態の定着ローラに備える電磁誘導発熱性層１３は、その軸方向の中央部１３ａの肉厚が厚く、その軸方向の両端部１３ｂの肉厚が中央部１３ａの肉厚より薄い様になっている。
【００２８】
本実施形態ではＡ４縦通紙幅の２１６ｍｍは肉厚が０．２ｍｍでそれ以外は０．１ｍｍにしているので肉厚差による熱容量差が出て中央部の立ち上がりが遅くなる分、端部温度を上げることが出来る。したがって、中央部が定着保証温度になったとき、端部も定着補償温度にすることができるので、端部も定着不良となることがない。具体的には、図５に示すように、従来の定着ローラによる温度分布１２０と本実施形態の定着ローラによる温度分布２０とを比較すると、本実施形態の定着ローラによれば、中央部と端部との温度差が大幅に減少し温度分布が改善される。なおここで中央部と端部との肉厚差、幅は、中央部と端部との必要な温度差に応じて適宜設定すればよいので、特にここでは規定しない。
【００２９】
図６は本発明に係る一実施形態としての第３実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
【００３０】
図６に示すように、この第３実施形態の定着ローラは、図４に示した定着ローラと比べて、スポンジ層１２のみ異なり、他の構成は図４に示した定着ローラと同様である。即ち、スポンジ層１２の発泡径を中央部と端部とで変えて、スポンジ層をスポンジ層端部１２ｂとスポンジ層端部１２ｂより発泡径が大きいスポンジ層中央部１２ａとから構成し、端部の硬度に比べ中央部の硬度を低くしている。
【００３１】
通常、シリコーンゴムを発泡させるには、加硫する前のシリコーンゴムに発泡剤を入れて、約２００℃の温度で数時間加硫することによって発泡が行われる。スポンジ層１２の発泡径を変えるには、中央部には端部より発泡剤を多く入れて（端部には中央部より発泡剤を少なく入れて）加硫することにより、中央部の発泡径を大きくすることができる。また、他の方法としては、中央部と端部とで発泡剤の量を同じにして（発泡剤の密度を同じにして）、端部の加硫時間を中央部の加硫時間より短くするようにしてもよい。
【００３２】
このように構成したので中央部のスポンジ層１２の硬度が下がった分、従来圧力でも必要なニップ幅が出るようになり電磁誘導発熱性層１３の中央部の肉厚が厚くなっても端部同様に必要なニップ幅が中央部にも確保出来る。
【００３３】
この加工方法はまず中央部に発泡径が大きくなる用に配合したゴム材を流し込んで発泡させ、次に従来並の発泡するゴム材を流し込んで発泡をさせる２段階の加工を行う。
【００３４】
図７は本発明に係る一実施形態としての第４実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
【００３５】
図７に示すように、この第４実施形態の定着ローラは、図４に示した定着ローラと比べて、スポンジ層１２及び支持層１１のみ異なり、他の構成は図４に示した定着ローラと同様である。即ち、スポンジ層１２の肉厚を端部１２ｂに比べ中央部１２ａを厚くすることにより見かけの硬度が低く出来る。これは図７に示すように、支持層１１の肉厚をその端部１１ｂより中央部１１ａを薄くするように変えることにより達成することが出来、スポンジ層１２の中央部１２ａの肉厚が厚くなることにより見かけの硬度が下がり必要なニップ幅が確保出来る。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る一実施形態としての第１実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の定着ローラに備える電磁誘導発熱性層の展開図、（Ｂ）は同側面図である。
【図３】図１の定着ローラを用いた場合のニップ幅を示す図である。
【図４】本発明に係る一実施形態としての第２実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
【図５】図４に示す定着ローラの軸方向の温度分布を示す図である。
【図６】本発明に係る一実施形態としての第３実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
【図７】本発明に係る一実施形態としての第４実施形態の定着ロ−ラの横断面図である。
【図８】従来の定着ローラのニップ幅を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  定着ロ−ラ
１１  支持層
１２  スポンジ層
１２ａ  スポンジ層中央部
１２ｂ  スポンジ層端部
１３  電磁誘導発熱性層
１３ａ  中央部
１３ｂ  端部
１３ｃ  切れ込み線
１４  弾性層
１５  離型層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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